机械原理课程设计垂直锤钉装置的简单设计

1、一、 题目：垂直锤钉装置二、 设计背景目前，在人们的生活中，时常要钉各种钉子，但在操作中，由于定 位不足，再加上榔头打击方向不准，常常要把钉子敲歪，很难将钉子垂 直地钉入物体中， 而且，有时还会出现锤子直接敲打在人的手上的情况， 使人的生命健康受到影响。所以，在钉钉子时，都是一只手捏住钉子， 令一只手握住榔头， 在沿钉子轴线的方向上施加压力， 从而将钉子钉入， 但是通常很难保证钉子的轴线和榔头作用轴线在一条效直线上，所以经 常出现歪斜现象，因此使用者需多次调整，从而降低了工作率。三、 设计题目即任务3.1 设计题目设计垂直锤钉装置，该装置实现将普通钉子垂直钉入所需平面。它 应该包含办证钉子与被

2、锤入面垂直的夹块部分，和将钉子锤入的推杆机 构，另外，为了提高工作效率，最好还可以设计实现连续锤钉的部分。使用这种装置时，使用者不必用手持钉子，推杆与钉子在同一直线 上，不会发生钉子歪倒现象，当钉子装入该装置后，即可快速完成上述 锤钉工作，在大量锤入同一型号的钉子时效果更加显著。3.2 设计任务 1垂直锤钉装置应包括连杆机构和棘轮机构等两种常见的机构。 2确定各连杆机构的尺寸与形状。3使用 Matlab 软件对连杆机构进行速度、 加速度的分析， 绘出运动曲线图。用图解法或解析法设计连杆机构4。画出锤子锤钉装置的运动简图，并用运动循环图分配各机构运动节 拍。5编写设计计算说明书。6完成计算机动态

3、演示。3.3 设计提示1采用两个夹块夹紧要锤的钉子，同时夹块的外表面贴紧需要上钉子 的表面，以此来保证锤进的钉子与表面垂直而不会发生歪斜现象。2采用圆盘形钉夹，可在锤钉子前将钉夹填装好，使用时每钉上一个 钉子后，可扣动扳机使弹夹自动填装下一个需要锤进的钉子，实现锤钉 的连续性，提高了工作效率。3此外需要设计实现间歇运动的棘轮机构，以实现弹夹的间歇运动， 为保证间歇可靠，弹夹表面还应有定位机构，可采用凹槽、凸台设计方 法。四、运动方案4.1 方案一：附图说明图1 为本装置拧螺丝钉前的整体半剖装配图图4 为本装置开关的轴测图图5 为本装置的内置螺丝刀的轴测图图6 为本装置滑筒的局部剖视图图 7 为

4、本装置的机架轴测图图 8 为本装置夹块的轴测图其中1-连杆，2-弹簧，3-幵关，4-内置螺丝刀，5-螺丝，6-滑筒，7- 机架，8-夹块，9-螺丝刀，301-转轴，302-短挡片，303-长挡片，401- 内置螺丝刀尾，402-内置螺丝刀头，601-三角块，602-滑筒销，603- 滑筒体，701-把手，702-夹块滑槽，703-转轴孔，704-滑筒槽，801- 螺丝钉槽，802-夹块销3 L乐J具体实施方式下面参考附图进一步说明。如图1与图2所示，螺丝刀5与内置螺丝刀尾401的螺丝刀槽配合， 内置螺丝刀4可以沿滑筒6内腔滑动，内置螺丝刀头402可以与螺丝钉 配合，滑筒6可沿机架7的夹块滑槽7

5、02滑动，滑筒6的滑筒销602 与连杆1上的通孔铰链连接，连杆1上的另一个通孔与夹块 8上的802 夹块销铰链，夹块8上的螺丝钉槽801可将螺丝钉夹持住，夹块8可沿 机架7上的夹块滑槽702滑动如图 1 所示，在需要拧螺丝钉时，现将螺丝钉 9 放入滑筒槽 704 ， 并将螺丝钉尾与内置螺丝刀头 402 配合，并使两夹块的螺丝钉槽将螺丝 钉夹住，同时开关 3 的短挡片 302 与滑筒 6 的三角块 601 的一条直角 边接触， 使滑筒 6 不能沿滑筒槽 704 滑动，从而使连杆 1 不能带动夹块 8 沿夹块滑槽 702 滑动， 进而避免了由于螺丝钉上下左右的摆动导致夹 块滑动，从而使其不能加紧螺

6、丝钉的问题。旋转螺丝刀 5 并沿螺丝刀轴线方向用力，使内置螺丝刀 4 边旋转边 沿其轴线方向前进， 从而将螺丝钉 9 的一部分长度垂直的钉入被钉物体 , 这时螺丝钉将不再出现歪斜现象。 如图 9 所示随着螺丝刀 5 沿轴线方向 的移动，内置螺丝刀 4 的凸台开始触与开关 3 的长挡片 303 ，使开关 3 的转轴 301 绕机架 7 的转轴孔 703 转动，从而短挡片 302 解除了对三 角块 601 的阻挡。当继续使内置螺丝刀 4 边旋转边沿轴线方向移动时， 滑筒 6 就可沿滑筒槽 704 滑动，从而带动两连杆 1 做平面运动， 从而使 夹块 8 沿夹块槽 702 移动，进而解除了对螺丝钉

7、9 的夹持。继续拧螺丝 刀即可将螺丝钉 9 全部拧入被钉物体，如图 2 所示。重复以上过程拧入 下一颗螺丝钉。现对螺丝钉的装入过程作进一步说明。如图 10 所示，当将螺丝钉装入滑筒槽 704 时，内置螺丝刀头 402 的圆盘推动滑筒 6 沿滑筒槽 704 且背离夹块滑槽 702 的方向运动，进 而带动两夹块 8 将螺丝钉 9 加紧，当继续沿上述方向插入螺丝钉时，内 置螺丝刀尾 401 的有十字槽的凸台的一端触与开关 3 的长挡片 303 ，使 开关 3 的转轴 301 绕机架 7 上的转轴孔 703 转动，当内置螺丝刀尾 401 的凸台移动过长挡片 303 时开关由于弹簧 2的作用，幵关将向刚

8、才旋转方向的反方向转动，当幵关3的短挡片302进而触与三角块601的斜边时，幵关再次旋转，从而越过三角块601 ,将套筒6卡住。方案评价1. 此方案的优点是：使用这种装置时，使用者不必用手持螺丝钉, 丝刀头与螺丝钉在同一直线上，不会发生螺丝钉歪倒现象，当螺丝钉装 入该装置后，即可快速完成上螺丝钉工作，在大量拧同一型号的螺丝钉 时效果更加显著。2. 此方案的缺点是：使用者在每次钉完一个钉子后必须重新装入另 外一个钉子，这样增加了一定的额外工作时间，降低了工作效率。4.2方案二图8针对方案一中所提到的缺点，我们提出了方案二，该方案在方案一得基础上添加了如图8所示的一种钉夹。该方案的优点是：钉夹可容

9、纳 24根钉子，外表面设计有棘轮，可以实现间歇运动，通过与之相连的连杆机构，实现每次旋转15度。这样当使用者锤进一个钉子时，只需要扣动一下扳机，就可实现自动换钉，大大提高了工作效率。但是该方案存在明显的不足：棘轮尺寸过大，结构不紧凑，不容易控制。4.3方案三附图说明： 图9为该方案的总体装配图其中1为扳机 2为工作轴图10为该装置棘轮部分的放大图其中3为连动杆 4为棘轮 5为棘轮顶之具体工作过程为：当使用者锤入一个钉子后，扣动扳机 1，这时由 于扳机上的滑道在2工作轴上运动，带动连动杆 3运动，此时棘轮顶子 带动棘轮转动，从而实现自动上钉。该方案的优点是：可以实现自动上钉，解决了方案一中的缺点

10、，提高工作效率。但是该方案的缺点是：扳机扣动带动棘轮顶子推动棘轮时不容易控制棘 轮的转动角度，即钉夹不一定正好转到下一个定制的位置，从而无法保 证准确运动。4.4方案四设计思路：针对方案一中存在的缺点，即使用者在锤完一个钉子后必须重新放入另外一个钉子，因而降低了工作效率，结合方案二、三我们提出了另 外一种方案。该方案的突出特点是：锤钉装置拥有一个可容纳24根钉子的钉夹，这样使用者在锤完一个钉子之后只需要扣动一下扳机，扳机 带动棘轮转动15度，能够使下一个钉子准确的进入工作位置，从而实 现自动换钉，这样就很好的解决了方案一中存在的问题，提高了工作效率。运动简图如下:附图说明:俯视图图1为本装置拧

11、螺丝钉前的整体半剖装配图其中1为推杆 2为弹簧 3为导杆 4为扳机 5为顶子 6为弹簧片7为钉筒套 8为钉夹 9为夹块 10为前连杆11为滑筒运动循环图:扳机静止松幵推杆向前运动静止向后倒退夹块夹紧士八什加紧松幵钉夹静止静止转动五、心得体会:近一星期的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了 一些除技能以外的其他东西，领略到了每个人在处理专业技能问题时显 示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机 制,真正体会到了团结合作产生的巨大力量。在社会这样一个大群体里面，沟通自然是为人处世的基本，如何协调 彼此的关系值得我们去深思和体会在实习设计当中依靠与被依靠对我 的触与

12、很大，大家都很有责任感，把这样一种事情当成是自己的重要任务 , 并为之付出了很大的努力，不断的思考自己所遇到的问题其实在生活中 这样的事情也是很多的，当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动 也是不同的，这当然也会影响我们的结果很多时候问题的出现所期待我 们的是一种解决问题的心态，而不是看我们过去的能力到底有多强，那是 一种态度的端正和目的的明确，只有这样把自己身置于具体的问题之中 ， 我们才能更好的解决问题在这种相互协调合作的过程中，口角的斗争在所难免，关键是我们如 何的处理遇到的分歧，而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这 样的协调当中 住活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力，面

13、对分歧大家要消除误解，相互理解，增进了解,达到谅解，也许很多问题没有想 象中的那么复杂，关键还是看我们的心态，那种处理和解决分歧的心态，因 为毕竟我们的出发点都是很好的课程设计也是一种学习同事优秀品质的过程 ，比如我组的张步阳同学，人家的确有种耐得住寂寞的心态确实他在学习上取得了很多傲人的 成绩,但是我所赞赏的还是他追求的过程，当遇到问题的时候，那种斟酌的 态度就值得我们每一位学习，人家是在用心造就自己的任务，而且孜孜不 倦,追求卓越我们过去有位老师说得好，有有些事情的产生只是有原因的 别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩 ，那绝对不是侥幸或者巧合，那 是自己付出劳动的成果的彰显，那是自己辛苦

14、过程的体现这种不断上进, 认真一致的心态也必将导致一个人在生活和学习的各个方面做的很完美,有位那种追求的锲而不舍的过程是相同的 ，这就是一种优良的品质，它 将指引着一个人意气风发，更好走好自己的每一步在这次机械原理课程设计之初我们有过一些其他的想法，但是因为 难于实现而放弃了，最终题目定下来这个垂直锤钉子的装置。通过这短 短的一星期的课程设计不仅仅让我们对机械原理书中的知识有了更 进一步的了解，而且进一步加强了我们对机械的认识和喜爱，同时也让 我们了解到了创新的可贵与价值，我们会在这条机械创新的路上一直走 下去，相信我们也会越走越远！六、参考资料1. 机械原理（第七版） 孙桓 陈作模 主编 高等教育出版社2. 机械原理课程设计与上机 王洪欣 主编 东南大学出版社3